Physical characterization and numerical modeling of a WEST-like tokamak divertor plasma

Il presente elaborato è incentrato sulla modellizzazione del plasma di bordo nei dispositivi per la produzione di energia da fusione nucleare noti come tokamak. La tecnologia che nel corso di tutta la seconda metà del XX secolo fino ad oggi è stata sviluppata a questo fine deve necessariamente scontrarsi con alcuni limiti. Nei tokamak il confinamento del plasma è di tipo magnetico e vincola le particelle a muoversi di moto elicoidale all'interno del vessel, tuttavia il confinamento non risulta perfetto e parte dell'energia si scarica sulle pareti della camera, rischiando pertanto di fondere i materiali. Alcune strategie possono essere messe in atto per limitare questo problema, per esempio agendo sulla geometria del tokamak, oppure sulla fisica, inducendo nel plasma una data concentrazione di impurezze che ionizzino irraggiando parte dell'energia di plasma. Proprio tale meccanismo di perdita è stato simulato in un modello monodimensionale di plasma monofluido di bordo. I risultati del codice numerico relativo al modello dimostrano che per concentrazioni di impurezze crescenti è possibile diminuire in modo significativo flusso di calore e temperatura al divertore. Per di più risulta possibile controllare la posizione del fronte di irraggiamento per mezzo di parametri di controllo del plasma quali la pressione. Si osserva inoltre l'insorgere del cosiddetto fenomeno di biforcazione alle basse temperature di divertore, fenomeno in cui il plasma si comporta in modo instabile a causa di fenomeni fisici tipici delle basse energie ("detachment") e a seguito del quale può improvvisamente spegnersi (disruzione). Infine lo stesso modello è stato migliorato inserendo l'ipotesi di plasma bifluido. Anche per gli ioni viene osservato il fenomeno di biforcazione. I risultati numerici evidenziano le dinamiche dello scambio energetico fra le specie gettando le basi di una progettazione efficiente della chimica del plasma finalizzata al raffreddamento del divertore.

Description of the ITER Tokamak Cooling Water System

In questa tesi ho inizialmente esposto cenni teorici sulle reazioni di fusione nucleare e le motivazioni che hanno spinto la comunità scientifica verso la ricerca di questa nuova fonte energetica. Ho descritto il progetto ITER nei suoi obiettivi e nei principi di funzionamento di un reattore di tipo Tokamak e di tutti i componenti principali dell'intero impianto. In primo piano, mi sono focalizzato sul sistema di raffreddamento primario ad acqua del Tokamak (TCWS), con una prima panoramica sui suoi sottosistemi descrivendo i loro obiettivi, quali asportazione di calore e sicurezza dell'impianto. Successivamente ho analizzato nello specifico i particolari tecnici dei principali sottosistemi quali i vari circuiti di asportazione primaria del calore (PHTS Loops) dei diversi componenti del Tokamak, il Vacuum Vessel, il First Wall Blanket, il Divertor e il Neutral Beam Injector; ho esaminato i processi di controllo della qualità e del volume del fluido refrigerante nei circuiti (CVCS); ed infine le funzioni e le caratteristiche dei sistemi di drenaggio e di riempimento dei circuiti con i propri serbatoi ordinari e di sicurezza, e del sistema di asciugatura del fluido refrigerante con le sue diverse modalità operative.

(Table 1) Air-earth current density investigated during Atlantic Expedition 1973 of METEOR

One main point of our atmospheric-electric measurements over the Atlantic Ocean 1973 was the investigation of the air-earth current density above the sea. In addition to direct measurements at the water surface with a floating net, we calculated the air-earth current density from the electric field and the air conductivity measured simultaneously on board of the ship and during particular ascents in the free atmosphere. During all five ascents the air-earth current density did not change with altitude. For pure maritime air-conditions, the mean air-earth current density was found to be 2.9 pA/m**2. The mean hourly air-earth current density over the Atlantic shows nearly the same 24-hour pattern as measured by Cobb (1977) at the South Pole at the same time. When dust-loaden air masses of African origin reached the ship as well as under continental influence the mean air-earth current density was reduced to 2.1 pA/m**2. The global 24-hour pattern was modified by this continental influences. Finally, it is shown that the values of the air conductivity measured on board R. V. "Meteor" during our earlier expeditions have been influenced by the exhaust of the ship and must therefore be corrected. With this correction, our new mean values of the air-earth current density over the Atlantic are 2.6 pA/m**2 in 1965 and 2.0 pA/m**2 in 1969. From all measurements, the global air-earth current is estimated to be about 1250 A.

Truck noise IV-G. Field test results on a heavy duty, diesel truck having reduced noise emissions. Seventh report.

Transportation Department, Office of Noise Abatement, Washington, D.C.

Proceedings of the third Conference on the Climatic Impact Assessment Program, February 26-March 1, 1974 /

Includes bibliographical references and author index.

Truck noise IV-A: project summary - the reduction of noise levels on the International Harvester quieted truck. Final report.

Transportation Department, Office of Noise Abatement, Washington, D.C.

Evaluation of technology for control of arsenic emissions at the Campbell Red Lake Gold Smelter /

Mode of access: Internet.

Evaluation of benefits to the federal highway program provided by regulation of vehicle noise emissions.

Mode of access: Internet.

Truck noise XI. Evaluation and reduction of heavy-duty truck noise. Final report.

Transportation Department, Office of Noise Abatement, Washington, D.C.

Noise abatement techniques for construction equipment. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Office of Research and Development, Washington, D.C.

Evaluation of air cleaning and monitoring equipment used in recirculation systems /

Contract No. 210-78-0011.

Issues concerning the light-duty diesel /

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High altitude pollution program stratospheric measurement system laboratory performance capability report chemical conversion techniques /

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Determination of pollutant emissions characteristics of General Electric CF6-6 and CF6-50 model engines : final report /

March 1980.

High Altitude Pollution Program : a status report prepared in accordance with PL 95-95.

Mode of access: Internet.